基于人口熱力圖的城市公共停車場需求計算
——以廣州市海珠區(qū)為例

中交第四航務工程勘察設計院有限公司

0 背 景

社會公共停車場是指區(qū)別于建筑物配建停車場，提供公共服務的停車場，一般建于道路紅線以外。社會公共停車場是城市停車設施系統(tǒng)中的重要組成部分，是政府主導下的解決城市停車問題的有力手段。停車需求預測是城市停車規(guī)劃的基礎步驟，是確定停車場選址、規(guī)模、布局的前提，是政府制定停車管理政策的重要參考。

當前，城市停車需求預測國內(nèi)外主要采用的方法包括用地生成率法、回歸分析法、OD預測法、類比分析法等[1-3]。上述方法基本是通過建立停車需求與各影響因素間的數(shù)學模型后進行預測，需要大量的調(diào)查數(shù)據(jù)或歷史數(shù)據(jù)方可進行。如用地生成率法需要研究區(qū)域的不同類型的用地情況；回歸分析法需要包括人口、汽車擁有量等各停車需求的歷史資料；OD預測方法需要在劃分交通小區(qū)后進行停車調(diào)查等。

上述方法所需的大量調(diào)查數(shù)據(jù)及歷史數(shù)據(jù)的獲取耗時耗力且門檻較高。不僅如此，上述預測方法往往缺乏對停車需求與出行目的之間的內(nèi)在關系的深度挖掘，對人口實際出行需求的考慮不夠。隨著網(wǎng)絡信息化時代的到來，大數(shù)據(jù)的應用極大的拓展了數(shù)據(jù)獲取的渠道，提供了大量高價值的數(shù)據(jù)，特別是大量的帶有地理空間屬性的數(shù)據(jù)集以及越來越低門檻的數(shù)據(jù)獲取渠道，也使得立足空間利用的交通分析與規(guī)劃對大數(shù)據(jù)的應用成為可能。

本文利用數(shù)據(jù)挖掘技術，創(chuàng)新性的將百度熱力圖數(shù)據(jù)引入到城市公共停車需求分析的研究中，構建了基于熱力圖的城市停車場的預測方法，并以海珠區(qū)為案例進行實踐應用。

1 研究區(qū)域概況

1.1 概述

海珠區(qū)位于廣州市主城區(qū)，全區(qū)總面積90.40km2。2018年末，全區(qū)常住人口169.36萬人。按中國城市劃分標準已經(jīng)達到大城市級別。截至2018年，海珠區(qū)轄內(nèi)有18個行政街和265個社區(qū)居民委員會。

1.2 停車場概況

海珠區(qū)目前存在公共停車場規(guī)劃建設不足，區(qū)內(nèi)停車難等問題。根據(jù)百度地圖的搜索結(jié)果，海珠區(qū)包括配建、路邊在內(nèi)目前約有3 600個停車場，其中大部分是配建停車場，見圖1。從停車場分布的情況來看，海珠區(qū)停車場呈現(xiàn)出如下特征：

①停車場主要分布在海珠區(qū)的西部區(qū)域。東部區(qū)域，特別是東南部，為萬畝果園，其開發(fā)受到限制，人口和產(chǎn)業(yè)較少，因此停車場分布也相對不多。

②停車場分布不均衡，存在若干較為空白的區(qū)域。海珠區(qū)分布有多個城中村，如五鳳、瑞寶、赤崗、大塘、石溪、瀝窖、康樂村、鷺江村等。這些城中村建筑密集，道路狹窄，即使是路面停車也沒有太多的空間。且其中居住和工作的人口主要為低收入勞動者，多數(shù)沒有車輛，停車需求少。

圖1 海珠區(qū)停車場分布圖

2 基于人口熱力圖的停車需求計算

2.1 計算框架

本研究是首先根據(jù)城市公共停車規(guī)范，基于海珠區(qū)常住人口總規(guī)模，計算海珠區(qū)公共停車場的面積需求；結(jié)合相關規(guī)范對單個停車泊位面積的規(guī)定，得到海珠區(qū)公共停車場總泊位需求個數(shù)；在充分考慮海珠區(qū)道路、河流、用地等空間情況及規(guī)劃的要求的基礎上，劃分停車生成小區(qū)；根據(jù)人口熱力圖，將公共停車泊位需求準確的分配到各停車生成小區(qū)，即可得到各停車生成小區(qū)的公共停車需求，可用于指導公共停車場的選址，或為公共停車規(guī)劃管理提供參考，見圖2。

圖2 計算方法框架圖

2.2 劃分停車生成小區(qū)

基于海珠區(qū)道路、河流等空間利用情況，以“規(guī)模適宜、區(qū)內(nèi)同質(zhì)性高”為基本原則劃定停車生成小區(qū)。停車生成小區(qū)的覆蓋范圍不宜過大或過小，一般情況下，不宜超過2km2。對于以農(nóng)田、村落、公園為主要功能的小區(qū)，面積可適當增大。盡量以現(xiàn)有道路或自然障礙線（河流、山體等）分界，不應越交通較大的城市道路。原則上一個停車生成小區(qū)，需要建一個以上的公共停車場。這個公共停車場，只為本小區(qū)內(nèi)的停車生成點服務。

海珠區(qū)土地開發(fā)強度大致為西高東低，西部主要為居住密集區(qū)，東部主要為生態(tài)保育區(qū)和村莊。區(qū)內(nèi)主要交通性道路有廣州環(huán)城高速路、華南快速干線、南沙港快速路、廣州大道、新滘路、南田路、南洲路、新港路、東曉路、江南大道，主要河流有黃埔沖、土華涌、曉港沖。依據(jù)停車生成小區(qū)劃分的原則，海珠區(qū)停車生成小區(qū)以區(qū)內(nèi)的交通性道路、河流為分界線，按照小區(qū)的面積不宜超過2平方公里，農(nóng)田、村落、公園為主要功能的小區(qū)，面積可適當增大的原則對海珠區(qū)進行停車生成小區(qū)劃分，共劃分60個停生成小區(qū)。按照現(xiàn)狀功能特點，停車生成小區(qū)整體呈現(xiàn)西密東疏的特點。詳見圖3。

2.3 停車需求預測

2.3.1 基本原則

她一上車就說，好幸運，暴雨天打到了車。但這話剛說完，她就發(fā)現(xiàn)一個問題，都這么晚了，她家住得有點偏，還下這么大雨——她越想越害怕。這時候，司機問她，“這么晚了，你是剛下班嗎？”

①停車泊位總需求量應與該地區(qū)的人口規(guī)模、機動車出行比例呈現(xiàn)正相關，即常住人口規(guī)模越大、機動車出行比例越高的區(qū)域，其停車需求越大。

②停車需求的空間分布需考慮人口的時空分布及活動規(guī)律的動態(tài)性，即不同時段特征不同，需綜合考慮工作日與休息日、白天及晚上。

③大數(shù)據(jù)的選取可根據(jù)數(shù)據(jù)可得性靈活選擇，可以考慮利用的數(shù)據(jù)：手機簽到數(shù)據(jù)、用戶位置數(shù)據(jù)、人口熱力圖、機動車數(shù)據(jù)等。

2.3.2 海珠區(qū)公共停車需求計算

2.3.2.1 公共停車需求總面積計算

根據(jù)《城市停車規(guī)劃規(guī)范（GB/T51149—2016）》，研究區(qū)域的總公共停車場泊位需求計算公式如下：

其中：Q為公共停車場泊位需求；P為區(qū)域人口活動數(shù)量；α為人均城市公共停車場占地面積；r為機動車停車場比例；n為單個泊位面積。

圖3 海珠停車生成小區(qū)示意圖

考慮到海珠區(qū)土地資源緊缺，人均公共停車規(guī)劃面積取0.5m2/人。非機動比例取80%。經(jīng)計算，海珠區(qū)城市公共停車場的面積需求為65.5公頃。

2.3.2.2 公共停車需求泊位計算

根據(jù)《城市道路交通規(guī)劃設計規(guī)范（GB50220—1995）》，機動車公共停車場用地面積宜按當量小汽車位數(shù)計算。地面停車場面積，每個停車位宜為25～30 m2；停車樓和地下停車庫的建筑面積，每個停車位宜為30～35 m2[6]。經(jīng)計算，海珠區(qū)公共停車場的泊位需求數(shù)為21 846個。

3 停車生成小區(qū)的城市公共停車需求計算

海珠區(qū)就業(yè)人口占廣州市和常住人口占廣州市均是11%左右，具有較好的職住平衡性，可按海珠區(qū)常住人口作為計算總的公共停車需求的參數(shù)變量?；谌丝跓崃D，根據(jù)人口的空間分布情況，將公共停車場總需求分配到不同的停車生成小區(qū)。

人口熱力數(shù)據(jù)是基于智能手機使用者所攜帶的位置信息，按照位置聚類，計算各個地區(qū)內(nèi)聚類的人群密度和人流速度。計算結(jié)果用不同的顏色和亮度反映人流量的空間差異，其可以反映一個時間點的人口集聚情況，也可以反映連續(xù)時間段的人口集聚程度變化和不同區(qū)域間的人口集聚程度變化[4]。

為更真實的反應人口的空間分布的變化情況，可爬取多個時間點的人口熱力數(shù)據(jù)，至少包括工作日、休息日、白天、晚上等不同時點。將不同時期熱力數(shù)據(jù)與停車生成小區(qū)進行空間疊加分析，分別計算不同時間點的停車生成小區(qū)的分布權重，加權平均后得到各停車生成小區(qū)的平均占比?；谝训玫降墓餐＼噲龅牟次豢傂枨螅凑崭魍＼囆^(qū)的比重情況對停車泊位總需求進行分配，即可得到每個停車生成小區(qū)的公共停車場泊位需求數(shù)量。同時，為反應每個停車生成小區(qū)的公共停車需求的密度情況，可采用公共停車場泊位需求數(shù)量與單個停車小區(qū)的面積的比值計算得到單位面積的停車生成小區(qū)的公共停車需求規(guī)模，該指標越大，表明該地區(qū)的停車需求密度越高，需求旺盛。

爬取2018年5月11日（周五）、5月13日（周日）的中午11點、晚上23點兩個時刻的百度熱力圖作為分析對象。利用arcgis處理后的柵格數(shù)據(jù)如圖4。

疊加工作日、休息日的白天和晚上的人口熱力圖，借助GIS空間分析方法，計算人口分布的比例，參照此比例計算出各停車生成小區(qū)的泊位需求量。綜合不同時段的計算結(jié)果，進行加權平均后，得到海珠區(qū)各停車生成小區(qū)的泊位需求數(shù)以及需求密度（見圖5和圖6）。從計算結(jié)果來看，西部和中部單位用地停車密度較大，潛力較高。

圖4 海珠區(qū)重分類后可供分析的百度熱力圖

圖5 海珠區(qū)停車泊位總需求泊位數(shù)量(單位:個)

圖6 海珠區(qū)停車泊位密度分布圖(單位:個/km2）

4 結(jié) 論

①從該模型計算的結(jié)果來看，與海珠區(qū)當前的公共停車需求情況基本相符，可進一步結(jié)合現(xiàn)狀停車場的統(tǒng)計情況，為未來城市公共停車場的選址及規(guī)劃管理提供有力的參考。

②大數(shù)據(jù)時代所帶來的豐富的、詳細的、低成本的數(shù)據(jù)，大大增強了資料收集的廣度和深度，節(jié)省了調(diào)查時間和降低了調(diào)研難度，增加了交通分析規(guī)劃工作的便利性和準確性，除人口熱力圖外，基于數(shù)據(jù)的可得情況，盡可能選取能反應人口空間分布真實情況的基礎數(shù)據(jù)，如手機信令數(shù)據(jù)、停車生成點的簽到數(shù)據(jù)等。

③大數(shù)據(jù)的獲取和處理還存在技術壁壘，并非完全開源和可得，且由于數(shù)據(jù)的精度問題，仍需要一定工作量的傳統(tǒng)資料收集和人工判別途徑。因此，在實際應用中，建議根據(jù)具體應用場景，選擇若大數(shù)據(jù)及傳統(tǒng)方法進行組合預測，以便得到更合理的預測結(jié)果。